Guillaume Bertrand

Thèses ou HDR SPCSI
Vendredi 14/10/2011, 13h30
Guillaume Bertrand
IRAMIS/SPCSI
Nouvelle méthodologie pour la synthèse de complexes organo-cobalt
CpCoCb(Ar)4 et leur intégration dans des dispositifs photovoltaïques
Soutenance à l'amphi HERPIN, Bât. Esclangon, Campus Jussieu, 75005 Paris .
Résumé :
Les différentes technologies photovoltaïques font face à de nombreux défis pour devenir une source d'énergie efficace et
durable. Dans ce domaine, les semi-conducteurs organiques, tels que les dérivés du fullerène, les polymères conjugués
ou encore les complexes organométalliques, se sont déjà montrés prometteurs. Dans cette dernière catégorie, il y a un
grand besoin de molécules nouvelles et moins chères, pour remplacer l'utilisation de l'iridium ou du ruthénium. C'est
pourquoi nous avons choisi le motif CpCoCb (cyclopentadienyl-cobalt-cyclobutadiene) : il est remarquablement stable,
avec un grand système π conjugué, et est absorbant.
Nous avons tout d'abord développé les outils de synthèse pour obtenir les précurseurs permettant l'obtention d'un noyau
CpCoCb modifié. La condensation de ces précurseurs, sous irradiation micro-onde, a permis d'obtenir de bons
rendements, tout en préservant les fonctionnalités chimiques. Nous avons confirmé le comportement semi-conducteur de
cette famille de complexe(s) et nous avons réussi à obtenir un photo-courant. La synthèse polyvalente mise en
œuvre a permis de concevoir ces molécules avec une structure électronique permettant d'obtenir de meilleurs
résultats.
Après avoir optimisé l'élaboration de couches de CpCoCb(X)4, une cellule photovoltaïque, avec une hétérojonction en
volume, a été réalisée avec CpCoCb(3T)4 comme semi-conducteur de type p et du PCBM comme semi-conducteur de
type n. Cette cellule a atteint de bons rendements en conversion de puissance : PCE = 1,8 % à 2,1 % dans une large
gamme de puissance incidente. L'agencement des molécules au sein de la couche active a été ensuite étudié par des
techniques complémentaires, telle que la microscopie à force atomique (AFM). L'examen de leur structure électronique
a apporté des informations complémentaires sur le fonctionnement de ces molécules. Cette thèse a ainsi donné naissance
à une nouvelle famille de semi-conducteurs organométalliques, prometteuse, peu chère et facile à synthétiser.
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